(57)【要約】【課題】  光ファイバの空孔の位置を目視により位置合わせ可能な光ファイバを提供する。【解決手段】  内光特性孔２と外光特性孔３との複数の空孔を有する光ファイバ１２において、ファイバの円形断面の円周に近い部分に、光ファイバ接続時に空孔２，３の位置合わせをするための位置合わせ穴４を設ける。【選択図】  図２
2005055626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドに空孔を有する光ファイバにおいて、光ファイバ同士を接続する際に前記空孔の位置合わせをするための穴を有する光ファイバ。
【請求項２】
クラッドに空孔を有する光ファイバにおいて、光ファイバ同士を接続する際に前記空孔の位置合わせをするための、前記クラッドの屈折率と異なる屈折率のコア部を有する光ファイバ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光ファイバにおいて、前記穴または前記コア部は、前記光ファイバの表面に近い表層部に設けられることを特徴とする光ファイバ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載する光ファイバにおいて、前記穴または前記コア部は、前記光ファイバの円形断面の中心点を中心とした点対称となるように２箇所に設けられていることを特徴とする光ファイバ。
【請求項５】
光ファイバ同士を接続する際に前記空孔の位置合わせをするための穴または前記クラッドの屈折率と異なる屈折率のコア部を、クラッドに空孔を有する光ファイバを製造するためのプリフォームに設け、当該プリフォームを線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の光ファイバの製造方法において、前記穴または前記コア部は、前記プリフォームの表面に近い表層部に設けられることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載する光ファイバの製造方法において、前記穴または前記コア部は、前記プリフォームの円形断面の中心点を中心とした点対称となるように２箇所に設けられていることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続時に正確に位置合わせ可能な光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のインターネットの利用者の増加や多種多様なサービスの拡大により、光通信技術においては、高速・大容量通信に応えることが課題となっている。この高速・大容量通信に対応するため、新たな光ファイバの開発が行われている。
【０００３】
従来のコア（導波路）を有する光ファイバに対して、最近では、光ファイバの軸に沿って延びる様々な孔形態を施した孔付き光ファイバが開発されている。この光ファイバは、従来の光ファイバと異なり、ファイバ軸に沿った孔が光通信特性に重要な役割を果たしており、光ファイバの端面には孔が多数存在している。このため、光ファイバの性能の向上と並行して、光ファイバ接続技術の開発が重要な課題になっている。
【０００４】
孔付き光ファイバを接続する際の課題としては、接続時に孔が閉塞しないように接続すること、孔同士を正確に位置合わせして接続すること等が挙げられる。
【０００５】
接続時に孔が閉塞しないように接続する課題に関しては、従来の融着法により光ファイバ同士を接続した場合には、融着の際に孔が塞がったり、潰れたりして光特性に様々な影響を与えるおそれがある。また、コネクタを使用する場合には、研磨時の研磨材、削れたファイバ等の異物が数μｍ以下と径の小さい孔の中に侵入してしまい、除去することが困難であり、同様に光特性への悪影響が考えられる。
【０００６】
これに対して本発明者らは、氷等により予め孔に蓋をしておき、この状態で光ファイバの端面を研磨することにより研磨時の孔内への異物侵入を防ぐという、研磨方法の発明を提案している（特願２００３−６７６７２）。一方、融着接続では、現在のところ有効な接続手段が見つかっていない。
【０００７】
また、孔同士を正確に位置合わせして接続する課題に関しては、従来の光ファイバ（孔無しファイバ）を融着させる際には、光ファイバの中心を通るコアの外光に対するレンズ効果を利用して、目視によりコア軸を正確に一致させてから融着接続したり、また、コア径が比較的大きい場合には、光ファイバの外径を合わせることにより位置決めした後に融着接続したりしていた（下記、非特許文献１参照）。しかしながら、孔付き光ファイバの接続に当たっては、外からの目視により孔を合致させることが困難であり、これが本課題の原因となっている。
【０００８】
上述するように、孔付き光ファイバの融着接続では、現在の方法では孔が潰れて光特性が低下してしまい、有効な接続手段が見つかっていない。このため、孔付き光ファイバを接続する手段としては、孔内に異物が侵入しないようにして端面を研磨してコネクタ接続する方法が適当である。
【０００９】
ここで、コネクタ接続により接続する際に、孔同士を正確に位置合わせする方法としては、外からの目視による方法では困難なため、パワーメータをモニタリングしながらファイバを回転させることにより接続損失が最小値になった位置で接合するという間接的な接続法が挙げられる。しかしながら、この方法を用いる場合には、少なくとも光ファイバの端面を正確に回転させるための装置と、光源と、パワーメータとが必要であり、大掛かりな接続作業となってしまう。
【非特許文献１】石原廣司、「光ファイバ技術２００のポイント」、電気通信協会、１９９７年３月２０日、ｐ．２４１〜２４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、孔付き光ファイバの孔を正確に位置合わせして接続する実用的な接続方法は、現在のところ提案されていない。本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、（Ａ）現状の光ファイバ接続技術を応用しつつ（すなわち現状の技術との互換性を維持しつつ）、（Ｂ）光ファイバ端面を正確かつ簡単に位置合わせすることが可能な光ファイバ、（Ｃ）特に光ファイバの空孔の位置を目視により位置合わせすることが可能な光ファイバを提供することを目的とする。
【００１１】
以上の目的を達成することで、孔付き光ファイバの光特性を損なうことなく接続することが可能となり、今後開発が予想される、更なる特性向上を実現した孔付き光ファイバに対しても、接続損失を抑制することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する第１の発明は、クラッドに空孔を有する光ファイバにおいて、光ファイバ同士を接続する際に前記空孔の位置合わせをするための穴を有する光ファイバである。
【００１３】
「穴」は、空孔の位置合わせをするための目印となればよく、本発明で提案した光ファイバの軸に沿って延びるトンネル状の突きぬけたあな（孔）が、孔付き光ファイバの線引きと同時に形成されるため最適である。穴の直径は、小さいほど、空孔の位置合わせをより正確に行うことができ、２μｍ以下が好ましく、現在の技術では０．５μｍ程度にすることが可能である。
【００１４】
上記課題を解決する第２の発明は、クラッドに空孔を有する光ファイバにおいて、光ファイバ同士を接続する際に前記空孔の位置合わせをするための、前記クラッドの屈折率と異なる屈折率のコア部を有する光ファイバである。
【００１５】
コア部とは、光ファイバのファイバ軸方向に延びる円筒状のコアである。従来のコア（導波路）を有する光ファイバにおいて当該コアが数μｍ程度のものが製品化されているため、本発明におけるコア部は、現状の技術を応用して数μｍ程度のものを製造することができる。
【００１６】
上記課題を解決する第３の発明は、第１又は第２の発明に係る光ファイバにおいて、前記穴または前記コア部は、前記光ファイバの表面に近い表層部に設けられることを特徴とする光ファイバである。
【００１７】
光ファイバの表面に近い表層部とは、光ファイバの円形断面において、円周に近い部分を指し、光ファイバの外部からの傷及び、端面径を小さくするための研磨等を考慮すると、円周から１０μｍ中心に向かった位置が考えられる。
【００１８】
上記課題を解決する第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに係る光ファイバにおいて、前記穴または前記コア部は、前記光ファイバの円形断面の中心点を中心とした点対称となるように２箇所に設けられていることを特徴とする光ファイバである。
【００１９】
上記課題を解決する第５の発明は、光ファイバ同士を接続する際に前記空孔の位置合わせをするための穴または前記クラッドの屈折率と異なる屈折率のコア部を、クラッドに空孔を有する光ファイバを製造するためのプリフォームに設け、当該プリフォームを線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法である。
【００２０】
上記課題を解決する第６の発明は、第５の発明に係る光ファイバの製造方法において、前記穴または前記コア部は、前記プリフォームの表面に近い表層部に設けられることを特徴とする光ファイバの製造方法である。
【００２１】
上記課題を解決する第７の発明は、第５又は第６の発明に係る光ファイバの製造方法において、前記穴または前記コア部は、前記プリフォームの円形断面の中心点を中心とした点対称となるように２箇所に設けられていることを特徴とする光ファイバの製造方法である。
【００２２】
孔付き光ファイバの製造の経験上、孔を非対称に作製する場合には、線引き加工時に光ファイバがねじれたり、ゆがんだりすることがある。また、これらの不具合を回避するため、線引き条件を適正な条件に調整する必要がある。これに対して、光特性上影響がない場合には、穴またはコア部を点対称となるように２箇所に設けることで、線引き加工時のこれらの不具合を排除する。
【００２３】
「発明が解決しようとする課題」の欄における、（Ａ）現状の光ファイバ接続技術の応用（現状の技術との互換性の維持）については、本発明に係る光ファイバは、孔付き光ファイバに設けた「穴」の屈折率とクラッドの屈折率との違いに由来する光の濃淡を応用している。この屈折率の違いは、光ファイバの「コア」と同様なものを孔付き光ファイバの円形断面の円周近傍に、光ファイバの傷による断線を考慮して、ファイバ表面から中心に向かって５μｍ付近に設ける事でも達成できる。
【００２４】
「発明が解決しようとする課題」の欄における、（Ｂ）光ファイバ端面を正確かつ簡単に位置合わせすることが可能な光ファイバについては、研究開発、実用化においても是非解決しなければならない問題である。課題の解決にあたって、大がかり、複雑な構成を必要とする場合には、作業性の低下、研究効率や実用化時の経済性に影響する。
【００２５】
これに対し、本発明者らが既に開発した、マグネットシートで光ファイバを押さえて、回転させながら穴の位置合わせを行えば、１μｍ以下の精度で合わせることが可能である。なお、マグネットシートとしては、ゴム質に磁性粉体を混ぜたもの（厚さ０．６ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍのゴム板）が市販品として販売されており、これを使用することができる。そして、回転力の調整は、このシートの幅及び枚数の増減によって行うことが可能である。
【００２６】
「発明が解決しようとする課題」の欄における、（Ｃ）光ファイバの孔位置を目視により位置合わせすることが可能な光ファイバについては、既に従来の導波路コアを有する光ファイバでは、研磨機、融着機に使用している顕微鏡でコア位置合わせを実現している。このため、本発明においても、空孔の位置合わせをするための「穴」又は「コア部」を顕微鏡により目視確認して、空孔の位置合わせを行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、（Ａ）現状の光ファイバ接続技術を応用しつつ（すなわち現状の技術との互換性を維持しつつ）、（Ｂ）光ファイバ端面を正確かつ簡単に位置合わせすることが可能な光ファイバ、（Ｃ）特に光ファイバの空孔の位置を目視により位置合わせすることが可能な光ファイバを提供することができる。また、これにより、今後開発が予想される種々の孔付き光ファイバを高い研究効率をもって進めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る光ファイバの製造工程図である。同図（ａ）に示すように、複数の空孔を有するプリフォーム１（線引き直前の状態）の作製にあたって、プリフォーム１の円形断面の円周に近い部分（表層部）に、光ファイバ接続時に空孔の位置合わせをするための位置合わせ穴４を設けると共に、円形断面の中心点を中心として位置合わせ穴４の点対称となる位置にバランス穴５を設ける。
【００２９】
本実施形態では、複数の空孔は、内光特性孔２と外光特性孔３とから構成される。また、側面図に示すように、位置合わせ穴４、バランス穴５、内光特性孔２及び外光特性孔３は、プリフォーム１の長軸方向に沿って延びた孔となっている。プリフォーム１は、外径２０ｍｍのプリフォームであり、穴あけ法により位置合わせ穴４、バランス穴５、内光特性孔２及び外光特性孔３を成形する。
【００３０】
同図（ｂ）は、線引き心線被覆装置の概略構成図であり、線引き心線被覆装置６は、プリフォーム１を送り出すプリフォーム送り装置７と、プリフォーム１を加熱する加熱炉８と、加熱されたプリフォーム１を線引きし、線引きしてできる光ファイバ（ＰＣＦ）を巻き取るファイバ巻き取り装置１０と、光ファイバを巻き取る前に被覆加工する被覆装置９とから構成される。線引き工程は、光ファイバ製造時に外径１２５μｍのファイバ断面に直径数μｍの空孔を約１００個成形可能なファイバ製造技術を応用して行うことが可能である。同図（ｃ）は、製造された光ファイバ１２がボビン１１に巻き取られた状態を示す。
【００３１】
図２は、第１の実施形態に係る光ファイバの側断面図である。図１に示す製造工程により製造された光ファイバ１２は、外径２０ｍｍのプリフォーム１が線引きされて外径１２５μｍの光ファイバ１２となっている。また、位置合わせ穴４、バランス穴５、内光特性孔２及び外光特性孔３からなる光ファイバ１２の断面（ファイバ軸に対して垂直な断面）構造は、プリフォーム１の断面構造と相似形となっている。
【００３２】
本実施形態に係る光ファイバ１２は、従来の孔付き光ファイバにおける光特性孔以外に、円形断面の円周に近い所（表層部）に、光ファイバ同士を接続する際に空孔（内光特性孔２及び外光特性孔３）の位置合わせをするための位置合わせ穴４を有している。本実施形態に係る光ファイバ１２に外から光を作用させ、屈折率の異なる箇所で焦点を合わせると、当該箇所を顕微鏡で拡大することにより鮮明に観測することができる。光ファイバ１２同士を接続する際に、鮮明に観測される箇所（光の線として観測される）を一致させることにより、端面の空孔２，３を一致させることができる。
【００３３】
また、位置合わせ穴４を小さくし、位置合わせ穴４の点対称となる位置にバランス穴５を設けたので、線引き工程において製造される光ファイバにねじれや歪みが発生することがなく、製造条件を適正化して特有なものとする必要がない。
【００３４】
［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係る光ファイバを製造するためのプリフォームの概略構造図である。同図に示すように、複数の空孔を有するプリフォーム２１（線引き直前の状態）の作製にあたって、プリフォーム２１の円形断面の円周に近い部分（表層部）に、光ファイバ接続時の空孔の位置合わせをするための位置合わせ穴２４を設けると共に、当該位置合わせ穴２４にコア部のプリフォーム２５を挿入する。
【００３５】
本実施形態では、複数の空孔は、内光特性孔２２と外光特性孔２３とから構成される。また、側面図に示すように、位置合わせ穴２４、内光特性孔２２及び外光特性孔２３は、プリフォーム２１の長軸方向に沿って延びた孔となっており、位置合わせ穴２４の内部に挿入されたコア部のプリフォーム２５は、プリフォーム２１の長軸方向に沿って延びたコア部となっている。コア部のプリフォーム２５は、Ｇｅ（ゲルマニウム）やＰ（燐）等の不純物を混合することにより、クラッド部分に比べて濃度が高く高屈折率を有する。
【００３６】
図４は、第２の実施形態に係る光ファイバの側断面図である。光ファイバ３２は、プリフォーム２１を第１の実施形態に係る線引き方法と同様の方法により線引きして製造する。光ファイバ３２は、外径２０ｍｍのプリフォーム２１が線引きされて外径１２５μｍの光ファイバ３２となっている。また、位置合わせコア２６、内光特性孔２２及び外光特性孔２３からなる光ファイバ３２の断面（ファイバ軸に対して垂直な断面）構造は、プリフォーム２１の断面構造と相似形となっている。なお、光ファイバ３２の位置合わせコア２６は、プリフォーム２１の位置合わせ穴２４（コア部のプリフォーム２５）に対応している。
【００３７】
本実施形態に係る光ファイバ３２は、従来の孔付き光ファイバにおける光特性孔以外に、円形断面の円周に近い所（表層部）に、光ファイバ同士を接続する際に空孔（内光特性孔２２及び外光特性孔２３）の位置合わせをするための位置合わせコア２６を有している。位置合わせコア２６を設けることにより、正確に空孔の位置合わせをすることができるのは、外界から光を作用させると光がクラッドを通過してクラッドと位置合わせコア２６の境界で反射するため、この反射光に顕微鏡の焦点を合わせて位置合わせコア２６を鮮明に観測することが可能なためである。
【００３８】
なお、プリフォーム２１に位置合わせ穴２４（コア部２５）を設けると共に、円形断面の中心点を中心として位置合わせ穴２４の点対称となる位置にコア部を設ける必要がある場合がある。これは、プリフォーム２１が非対称な断面構造を有すると、製造される光ファイバにねじれや歪みが発生する場合があるからである。
【００３９】
本発明は、中心に高濃度のコアが存在する従来の光ファイバ同士を融着させる際に、軸合わせに利用している融着技術と、既に本発明者らが確立したレーザ顕微鏡によるＰＣＦの側面観測技術とを総合的に応用して完成した発明である。このため、本発明に係る光ファイバを用いたファイバ接続及び光ファイバの製造において、従来の操作性が維持され、特段難しい技術を必要とすることもない。なお、レーザ顕微鏡によるＰＣＦの側面観測技術は、レーザ顕微鏡のレーザをＰＣＦの側面に当てることにより焦点が合った箇所が鮮明に表示されることを利用した技術であり、ガラススリーブ内で接合された光ファイバの側面、接合位置も鮮明に観測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
現在開発が盛んな孔付き光ファイバを光接続するにあたって、本発明は、空孔同士を正確に位置合わせし、光損失を抑制して光接続を可能とした光ファイバである。更に、本発明は、将来のＰＢＧＦ（Photonic  Band  Gap  Fiber：ホトニックバンドギャップファイバ）のような新たな光ファイバ開発にも応用することができる。したがって、今後の光通信技術への応用が期待されるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施形態に係る光ファイバの製造工程図である。
【図２】第１の実施形態に係る光ファイバの側断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る光ファイバを製造するためのプリフォームの概略構造図である。
【図４】第２の実施形態に係る光ファイバの側断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  プリフォーム
２  内光特性孔
３  外光特性孔
４  位置合わせ穴
５  バランス穴
６  線引き心線被覆装置
７  プリフォーム送り装置
８  加熱炉
９  被覆装置
１０  ファイバ巻き取り装置
１１  ボビン
１２  光ファイバ
２１  プリフォーム
２２  内光特性孔
２３  外光特性孔
２４  位置合わせ穴
２５  コア部のプリフォーム
２６  位置合わせコア
３２  光ファイバ
【図１】
2005055626.tif 000003
【図２】
2005055626.tif 000004
【図３】
2005055626.tif 000005
【図４】
2005055626.tif 000006